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试议桥梁腐蚀的成因与防治论文
钢筋混凝土结构是应用非常广泛的一种结构形式,但由于材料自身、使用环境和设计上的缺点,使得大多数存在时间较长的混凝土结构存在严重的腐蚀问题。从而引起混凝土结构的耐久性问题,使许多桥梁结构达不到设计使用年限就提前报废,这给国家带来巨大的经济损失和财政负担。此外,腐蚀原因还存在于设计、施工和养护的各个环节。
关键词:桥梁,腐蚀,原因,措施
钢筋混凝土结构是应用非常广泛的一种结构形式,但由于材料自身、使用环境和设计上的缺点,使得大多数存在时间较长的混凝土结构存在严重的腐蚀问题。从而引起混凝土结构的耐久性问题,使许多桥梁结构达不到设计使用年限就提前报废,这给国家带来巨大的经济损失和财政负担。
1.桥梁发生腐蚀的常见部位
1.边梁挑沿处
2.预制的边梁、次边梁或和第三片梁的铰缝及腹板处
3.其它预制梁的铰缝及腹板处
4.泄水孔周围及附近
5.梁端及帽梁
6.桥台背墙等
2.发生腐蚀的原因
空气中和雨水中含有的氯盐成分,及在冬季为消除桥面的冰冻和积雪而广泛地应用喷洒盐水的方法,都可使盐水通过不防水的伸缩缝流向墩台,通过不防水的桥面系渗入到混凝土的缝隙里,不光引起碱骨料反应,而且引起盐腐蚀,加速了结构的失效。
此外,腐蚀原因还存在于设计、施工和养护的各个环节。设计中的防水性能不好、容易造成漏水,施工中的混凝土质量不合格、震捣不密实、钢筋保护层厚度不够,养护中没有对结构进行合理及时的维修,均会加速腐蚀,导致结构的耐久性降低,使结构无法达到设计使用的年限。
3.引起桥梁钢筋腐蚀的主要原因
引起混凝土内钢筋腐蚀最为主要的原因是混凝土的碳化和氯化物的渗透量。
3.1混凝土的碳化
钢筋混凝土的发明与发展的主要因素之一是水泥浆具有保护钢筋免受腐蚀的能力。钢筋混凝土中水泥的水化产物——氢氧化钙是一种高碱性物质,pH值在12.5以上,混凝土中钢筋与该溶液接触,表面会形成氧化亚铁面膜,它可以钝化钢筋,阻止氧接触钢筋,对钢筋起到保护作用。这种钝化作用在碱性环境中是很稳定的。免费。当水份通过孔洞形态的混凝土,在里面形成氢氧化钙。氢氧化钙是一个碱性环境,由于外来的酸性气体,如二氧化碳渗入混凝土与氢氧化钙发生化学反应,变成碳酸钙,整个反应称为碳化作用。
CO2+H2O+Ca(OH) →CaCO3+2H2O
当大量的碳酸钙形成时,混凝土内部碱性环境受到破坏,达到一定程度时,如pH在9以下时,钝态铁的保护层就失去作用,混凝土内的钢筋因为没有受到碱性环境的保护而产生锈蚀。
混凝土的碳化因素很多,例如,水泥本身的质量,施工时水分及水泥比例,固化时间及环境等等。而多孔的混凝土比一般混凝土碳化速度快,有时甚至快十倍,此外施工也是一个十分重要的问题,例如水泥层外层与钢筋之间的距离(水泥壁)过小等。
3.2氯化物的渗透
混凝土施工时往往会加入一些含有氯化物的预混合料,例如污染的水源,砂石等等。混凝土固化后,在大气环境中的氯化物污染难以避免。
为了防止冰雪对车辆行驶造成的事故危害,二十世纪50~60年代,以美国为主的西方国家开始大量使用防冰盐,当时对“盐害”认识不足,70~80年代,防冰盐所带来的腐蚀破坏大量表现出来,美国56.7万座高速公路桥已有半数以上遭腐蚀和需要修复,至少已有50座桥出现了应力腐蚀断裂现象,为修复道路、桥梁等,美国已花费上千亿美元。至本世纪末还需花费400亿美元,因修复和不安全等带来的间接损失就难以预计了。氯离子是一种穿透力极强的腐蚀介质,当接触到钢铁表面,便迅速破坏钢铁表面的钝化层,即使在强碱性环境中,氯离子Cl-引起的点锈腐蚀依然会发生,同时由于不论是气态还是液态的水往往会渗透到混凝土里面,而这种水并非纯水,而是含有一些杂质的电解液,电化学作用导致锈蚀加快进行。网。当氯离子渗透到达钢筋表面,氯离子浓度较高的局部保护膜破坏,成为活化态,在氧和水充足的条件下,活化的钢筋表面形成一个小阳极,未活化的钢筋表面成为阴极,结果阳极金属铁溶解,形成腐蚀坑,一般称这种腐蚀为点腐蚀.这个过程主要有下列反应:
Fe2++2Cl-+2H2OFe(OH)2+2HCl
4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3(铁锈)
Fe(OH)3若继续失水就形成水化氧化物FeOH(即为红锈),一部分氧化不完全的变成Fe3O4(即为黑锈),在钢筋表面形成锈层。由于铁锈层呈多孔状,即使锈层较厚,其阻挡进 一步腐蚀的效果也不大,因而腐蚀将不断向内部发展。 国际上还没有一致公认的引起混凝土中钢筋腐蚀的氯化物界限值,当结构处于干湿交替状态下或常年湿度大于80%时,通常认为在氯化物含量与混凝土的重量比达到0.2%以上时,就比较危险。 4.桥梁的腐蚀防护措施 桥梁的腐蚀防护可采用优质高效的防水剂装饰涂
料,现介绍其使用方法。
4.1表面准备
认真进行施工表面的准备是取得良好效果的基础。为确保长期、可靠的施工效果,应严格按如下工法进行表面准备,确保构件表面清洁、坚固。
⑴ 一般要求
用喷砂或高压水枪清除所有灰尘、油污、泛碱、油漆、浮浆、松动砂浆等一切影响涂料与构件表面良好结合的杂物。喷砂或高压水施工后,用钢丝刷清除表面残留杂物,最后用清水冲刷施工表面。。
⑵ 表面修补
对老化疏松的结构要彻底凿除,直到清洁到坚固的基层并用UP2000进行修补加固,确保结构表面坚固完好。
⑶表面油污的处理
如果构件表面油污污染严重,要彻底清除油污层。由于油污有较强的渗透力,要将表面结构凿除1至2厘米直到清洁坚固的基层,然后用UP2000进行修补加固,确保表面清洁坚固。
⑷增强钢筋的处理
如果结构破损严重致使预埋钢筋暴露并锈蚀,按如下工法认真清理锈蚀钢筋: a、将钢筋周围的结构层凿除,使钢筋彻底暴露。钢筋两端的结构也要凿除,使没有生锈的部分至少暴露出5厘米;b、用钢丝刷彻底清除钢筋的锈迹,直到露出崭新的金属表面;c、在钢筋表面涂刷两遍FP阻锈剂;d、用UP2000修补结构层被凿除的部分,以获得清洁坚固的表面。
⑸水泥砂浆抹面的处理
为取得最佳防水效果,SP应直接涂刷在构件表面。
⑹构件裂缝的处理
a、稳定的裂缝:在构件稳定的细小裂缝(1mm以内)上,薄薄地抹一层优防水涂料。对构件上稳定的较大裂缝(1mm以上),应先将裂缝清理干净,然后用UP2000进行填充、密封。
b、可移动的裂缝:对可移动的裂缝,应将其清理干净,然后用柔性优止水进行填充、密封,并用柔性优止涂料涂刷裂缝两侧各15cm宽度的区域,必要时还需要铺敷增强纤维。柔性优止水的涂层厚度至少为1.6mm。
4.2施工方法
用刷子或喷枪在已经充分湿润的构件表面均匀涂刷SP防水装饰涂料。
第一遍要用粗纤维刷子涂刷,以确保表面的孔洞彻底弥合。第二遍可以用普通刷子或喷枪施工。两遍涂刷应间隔24小时。如果被涂刷构件原有的纹理较粗,应在第一遍涂层涂刷5到7天后再涂刷第二遍,这样可以提高SP的遮盖效果。
4.3养护
一般气候条件下,不需要对SP涂层进行特别养护。但在干燥、炎热、多风的气候条件下,SP防水装饰涂料至少需要养护48小时。
5.结语
我国是一个拥有无数大大小小桥梁的国家,但过去钢结构桥梁的建设发展得慢,改革开放使我国迎来了蓬勃发展的建设时代,过江桥、过河桥、过街桥、高速公路桥、铁路公路两用桥、海滨大桥等,除国家投入外,省、市、县甚至乡几乎都在造桥,由于钢结构桥梁具有外观美、投资少、见效快、以及能建成现代化大型桥梁的特点而广泛采用,这是百年大计,所有的大桥都应该像座艺术品,美观、耐久地装点在祖国大地上。但在环境侵蚀作用下,钢结构会发生腐蚀,破坏桥梁的美观、耐久、安全与可靠性。因此,我们应该在设计、施工、养护的各个环节都加以重视。如果能根除腐蚀病害,不仅会给桥梁维修部门节省一大笔钱,而且还会延长桥梁的使用寿命。
参考文献
[1] 葛海艳.吕平. 钢筋混凝土桥梁腐蚀机理与防护.工程建设,2006,(06).
[2] 范立础. 桥梁结构事故分析—展望设计理论进展.2002 混凝土结构耐久性及耐久性设计会议.
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